2.1.1. Nitrogen di Dalam Tanah
Nitrogen di dalam tanah berasal dari: 1 mineralisasi N dari bahan organik dan immobilisasinya, 2 fiksasi N dari udara oleh mikroorganisme penambatan
N
2
atmosfer oleh mikroorganisme secara simbiotik maupun non-simbiotik, 3 melalui hujan dan bentuk presipitasi yang lain, 4 pemupukan Soepardi, 1983;
Leiwakabessy, 1988. Jumlah nitrogen dalam tanah bervariasi, sekitar 0,02 sampai 2,5 dalam
lapisan bawah dan 0,06 sampai 0,5 pada lapisan atas Alexander, 1997. Pada kedalaman tanah yang berbeda terdapat perbedaan kandungan nitrogen.
Kandungan nitrogen yang tertinggi terdapat pada permukaan tanah dan umumnya semakin menurun dengan kedalaman tanah.
Unsur N yang ditemukan dalam tanah secara umum dapat dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu bentuk N-organik dan N- inorganik. Bentuk N-organik
meliputi asam amino atau protein asam amino bebas, gula amino dan senyawa kompleks yaitu amonium yang berasosiasi dengan lignin dan polimer-polimernya.
Bentuk N-inorganik terdapat dalam bentuk amonium NH
4 +
, nitrat NO
3 -
, nitrit NO
2 -
, oksida nitrous N
2
O, oksida nitrit NO dan gas N
2
akibat perombakan mikrobia. N
2
O dan N
2
adalah bentuk yang hilang dari tanah dalam bentuk gas sebagai akibat dari proses denitrifikasi Leiwakabessy, 1988.
Vo latilisasi NH
3
Ammonification process
Gambar 2. Siklus Nitrogen di dalam Tanah
2.1.2. Kehilangan Nitrogen
Kehilangan nitrogen dalam tanah terutama disebabkan ole h proses denitrifikasi, volatilisasi, penguraian, pencucian, aliran permukaan, diserap oleh
tanaman, serta pemanenan. Denitrifikasi adalah perubahan nitrogen dari keadaan
teroksidasi seperti nitrat NO
3 -
dan nitrit NO
2 -
menjadi bentuk yang lebih tereduksi seperti gas-gas oksida nitrit NO, oksida nitrous N
2
O dan unsur nitrogen bebas N
2
. Kehilangan terbesar terjadi dalam bentuk oksida nitrous pada pH 4,9-5,6, sedangkan pada pH 7,3-7,9 adalah dalam bentuk gas N
2
dan sedikit oksida nitrous Leiwakabessy, 1988. Kehilangan melalui proses denitrifikasi ini
dapat mencapai lebih dari 20. Volatilisasi merupakan salah satu penyebab kehilangan nitrogen tanah
yang dapat disebabkan oleh dua hal, yaitu penguapan melalui sistem kapiler tanah dimana NH
4 +
yang terlarut dalam air bergerak ke lapisan atas dan hilang melalui proses evaporasi dan kedua disebabkan penempatan pupuk amonium yang kurang
tepat di permukaan tanah menyebabkan penguapan secara langsung akibat suhu yang tinggi. Pelepasan dari pupuk urea yang diberikan ke dalam tanah dapat
mencapai 10-15 Leiwakabessy, 1988. Mineralisasi bahan organik tanah terjadi melalui tiga tahap reaksi utama,
yaitu aminisasi, amonifikasi, dan nitrifikasi. Aminisasi dan amonifikasi berlangsung di bawah aktifitas mikroorganisme yang heterotrof sedangkan
nitrifikasi dipengaruhi oleh bakteri autotrof Leiwakabessy, 1988. Aminisasi adalah pembentukan senyawa amino dari bahan organik
protein oleh bermacam- macam mikroorganisme hidrolisis protein dan pembebasan amina-amina dan asam-asam amino. Mikroorganisme heterotrof
yang terlibat dalam proses aminisasi dan amonifikasi terdiri dari banyak jenis. Salah satu tahap terakhir dari proses dekomposisi bahan organik ialah hidrolisa
protein dan pembebasan amina-amina dan asam-asam amino. Protein R-NH
2
+ CHO
2
+ Energi + Lain- lain
Amonifikasi adalah pembentukan amonium dari senyawa-senyawa amino oleh mikroorganisme. Amina-amina dan asam-asam amino yang dimanfaatkan
oleh golongan bakteri heterotrof yang lain dan membebaskan senyawa amonium. Senyawa amonium yang dihasilkan adalah konversi ke nitrit dan nitrat, diambil
langsung oleh tanaman, dan dipakai langsung oleh bakteri dalam melanjutkan proses dekomposisi serta difiksasi oleh mineral liat tertentu dari tipe 2:1.
R-NH
2 +
+ HOH R-OH
+
+ NH
3
+ Energi NH
3
+ HOH NH
4
OH NH
4 +
+ OH
-
Nitrifikasi adalah perubahan dari amonium NH
4 +
menjadi nitrit oleh bakteri nitrosomonas, kemudian menjadi nitrat oleh nitrobakter. Proses oksidasi
biologi ini dibedakan dalam 2 tahap yaitu : Perubahan amonium menjadi nitrit oleh bakteri nitrosomonas tergolong bakteri obligat autotrof dan Perubahan nitrit
menjadi nitrat oleh golongan bakteri obligat autotrof nitrobakter. 2NH
4 +
+ 3 O
2
2 NO
2 -
+ 4 H
+
+ H
2
O 2 NO
2 -
+ O
2
2NO
3 -
Di daerah-daerah dengan curah hujan tinggi maka bentuk nitrat ini akan hilang tercuci dari dalam tanah dan pada musim kemarau yang kuat ia akan
bergerak lagi ke lapisan- lapisan di atasnya bersama-sama dengan pergerakan air ke atas secara kapiler.
Pada tanah sawah yang digenangi, ditemukan lapisan tipis di permukaan bersifat aerobik dan pada lapisan ini terjadi proses nitrifikasi sehingga
pembentukan senyawa NO
3 -
yang stabil dalam keadaan oksidatif. Karena kadar NO
3 -
di lapisan bawahnya yang anaerob lebih rendah, maka terjadilah proses difusi NO
3 -
ke lapisan bawah tersebut dan mengalami proses denitrifikasi menjadi N
2
gas dan mungkin N
2
O yang hilang dari tanah. Cepat hilangnya NO
3 -
dari tanah tergenang diperkirakan karena denitrifikasi, tercuci, dan diserap tanaman De
Datta dalam Situmorang dan Sudadi, 2001. Menurut Buckman dan Brady 1969, bentuk N-NH
4 +
agak tahan terhadap pencucian karena dapat difiksasi oleh mineral liat tipe 2:1. Fiksasi ini terjadi di
dalam kisi-kisi kristal seperti halnya K
+
pada mineral liat tipe 2:1, misalnya montmorilonit, ilit, dan vermikulit.
Urea CONH
2 2
merupakan pupuk nitrogen yang telah lama dan banyak digunakan untuk meningkatkan hasil produksi tanaman pangan. Efisiensi serapan
pupuk N urea di daerah tropika oleh tanaman padi sawah relatif rendah 30-50. Hal ini menunjukkan bahwa lebih dari 50 pupuk yang diberikan tidak dapat
diambil oleh tanaman padi Prasad dan De Datta, 1979. Efisiensi pupuk urea yang rendah tersebut disebabkan oleh kehilangan akibat denitrifikasi, pencucian,
terbawa aliran permukaan dan volatilisasi. Urea termasuk pupuk yang higroskopis mudah menarik uap air pada
kelembaban 73. Untuk dapat diserap oleh tanaman, nitrogen dalam urea harus dikonversi terlebih dahulu menjadi amonium N-NH
4 +
dengan bantuan enzim urease melalui proses hidrolisis. Namun bila diberikan ke tanah, proses hidrolisis
tersebut akan cepat sekali terjadi sehingga mudah menguap sebagai amoniak Soepardi dan Djokosudardjo, 1980. Pemberian urea dengan disebar akan cepat
terhidrolisis dalam 2-4 hari dan ini rentan terhadap kehilangan melalui volatilisasi.
Salah satu cara untuk mengurangi kehilangan N adalah dengan memodifikasi bentuk fisik dan kimia pupuk urea sehingga diharapkan dapat
memperlambat proses hidrolisis. Pembuatan pupuk urea dalam bentuk ukuran butiran besar dapat meningkatkan ketersediaan pupuk sehingga dapat bertahan
lebih lama dan banyak diserap tanaman serta lebih sedikit yang hilang dibandingkan dengan urea pril. Beberapa contoh bentuk baru dari urea a ntara lain;
urea super granule, urea briket yang diaplikasikan dengan cara dibenamkan sedalam 15 cm dari lapisan atas Prasad dan De Datta, 1979.
2.2. Zeolit
Kategori